CN117147951B - 一种多模块并联电源装置输出电流采样方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力电子变换器技术领域，公开了一种多模块并联电源装置输出电流采样方法。本发明的技术方案如下：包括：N个电源模块，每个所述电源模块的输出电流I采样电路包含运算放大器U1、多个电阻及采样电阻Rs；每个电源模块输出电流采样值在模块内串接其中一个电阻后，连接到同一点Ios；将采集到的模拟量Ios送至控制器的ADC端口后，通过公式换算即可推算出输出总电流Io的实际值。本发明旨在提供可实现模块化多并联电源装置总输出电流精确采样的方法，其结构简单可靠，在模块并联数量调整时无需改变硬件电路，可进行简单并联即可满足功率需求，同时满足总输出电流的采样准确性及可靠性要求。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子变换器技术领域，尤其涉及一种多模块并联电源装置输出电流采样方法。
背景技术
随着武器系统的不断发展与更新换代，在对可靠性要求较高的供电场合，传统1+1备份的冗余方式已经无法满足现代武器系统对电源装置轻质化、低成本等更高的要求。电源装置模块化凭借其变更灵活、设计简单、质优可靠等优势越来越广泛应用于航空航天、机车舰船、军工兵器、发电配电等重要领域。其中，采用N+1个电源模块并联的方式可以在满足可靠性指标的前提下，有效降低电源装置的重量以及成本，并可对电源装置的输出电压、输出电流等电参数进行采集，进行电源装置的健康管理。
对于多个电源模块并联组成的电源装置，各模块输出电压相同，因此可采集任意一路输出电压作为总输出电压。而在不改变电源模块内部硬件电路的前提下，采集输出总电流的方法有以下几种：
1.可采集其中任一路输出电流再乘以并联电源个数获得，但由于并联的各电源输出电流存在差异，因此会导致电流采集不正确；
2.独立采集各路输出电流，分别送入控制器不同采样ADC口后在控制器内部求和，但此时需要占用多路控制器ADC口，可能出现控制器采集ADC不够用的情况；
3.采集总输出电流后送入控制器ADC口，但由于并联模块数量的不确定性，无法在不更改硬件电路的情况下实现兼顾输出电流采集范围与采样精度。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种多模块并联电源装置输出电流采样方法。
本发明提出的一种多模块并联电源装置输出电流采样方法，包括：
N个电源模块，每个所述电源模块的输出电流I采样电路包含运算放大器U1、多个电阻及采样电阻Rs；
每个电源模块输出电流采样值在模块内串接其中一个电阻后，连接到同一点Ios；
将采集到的模拟量Ios送至控制器的ADC端口后，通过公式换算即可推算出输出总电流Io的实际值，其中公式表达为：
优选地，所述电阻设有R1-R6共6个，每个电源模块输出电流采样值在模块内串接电阻R6后，连接到同一点Ios。
优选地，所述运算放大器U1输入正引脚电压u+满足：
优选地，所述运算放大器U1输入负引脚电压u-满足：
优选地，所述运算放大器U1的虚短特性满足u+＝u-。
优选地，所述运算放大器U1的输出电压满足：
优选地，所述输出电流I，满足：Io+-Io-＝I*Rs。
本发明与现有技术相比，有益效果是：旨在提供可实现模块化多并联电源装置总输出电流精确采样的方法。本发明结构简单可靠，在模块并联数量调整时无需改变硬件电路，可进行简单并联即可满足功率需求，同时满足总输出电流的采样准确性及可靠性要求。
附图说明
图1为本发明单个电源模块内输出电流采样电路图；
图2为多模块并联时接线示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例
一种多模块并联电源装置输出电流采样方法，包括：
N个电源模块，每个所述电源模块的输出电流I采样电路包含运算放大器U1、多个电阻及采样电阻Rs。
每个电源模块的输出电流采样电路如图1所示，包含运算放大器U1、电阻R1-R6及采样电阻Rs。由运算放大器虚断特性可知，运算放大器输入正引脚电压u+满足：
输入负引脚u-满足：
运算放大器虚短特性满足：
u+＝u- (3)
由此得到运算放大器输出电压满足：
对于电源模块输出电流I，满足：
Io+-Io-＝I*Rs (5)
由此得到：
以上为单一电源模块工作时，采样电路输出值表达式。当n个电源模块并联时如图2所示，由式(6)可知，第n个电源模块输出电流采样值Iossn应满足：
每个电源模块输出电流采样值在模块内串接电阻R6后，连结到同一点Ios，此时Ios满足：
即：
假设n个并联的电源模块中，第m个模块输出电流Im最大，其采样值为Iossm，则同样满足：
通过比较式(9)及式(10)，不难发现Ios＜Iossm，因此本方法避免了由于并联电源模块数量的增加导致总输出电流采样值超出控制器ADC端口电压上限的问题，同时实现了总输出电流的精确采样，
采集总输出电流后送入控制器ADC口，但由于并联模块数量的不确定性，无法在不更改硬件电路的情况下实现兼顾输出电流采集范围与采样精度
此时输出总电流Io满足：
将采集到的模拟量Ios送至控制器的ADC端口后通过上述公式换算即可推算出输出电流的实际值。对于硬件电路已经固化的电源模块，VCC供电电压及电阻R3、R4、R5的阻值已经确定。当需要调整并联模块数量以满足不同功率等级需求时，仅仅通过设置控制器程序变量中n的数值，即可实现所涉及电源装置输出电流的精确采集。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种多模块并联电源装置输出电流采样方法，其特征在于，包括：
N个电源模块，每个所述电源模块的输出电流I采样电路包含运算放大器U1、多个电阻及采样电阻Rs；
每个电源模块输出电流采样值在模块内串接其中一个电阻后，连接到同一点Ios；
将采集到的模拟量Ios送至控制器的ADC端口后，通过公式换算即可推算出输出总电流Io的实际值，其中公式表达为：
其中，I1-In为并联的每个电源模块的输出电流；
每个电源模块输出电流采样值在模块内串接电阻R6，连结到同一点Ios，此时Ios满足：
所述电阻设有R1-R6共6个，每个电源模块输出电流采样值在模块内串接电阻R6后，连接到同一点Ios；
所述运算放大器U1输入正引脚电压u+满足：
所述运算放大器U1输入负引脚电压u-满足：
2.根据权利要求1所述的一种多模块并联电源装置输出电流采样方法，其特征在于，所述运算放大器U1的虚短特性满足u+＝u-。
3.根据权利要求1所述的一种多模块并联电源装置输出电流采样方法，其特征在于，所述运算放大器U1的输出电压满足：
4.根据权利要求3所述的一种多模块并联电源装置输出电流采样方法，其特征在于，所述输出电流I，满足：Io+-Io-＝I*Rs。
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